mécanique (PTSI) · Chapitre 7 · Application directe du cours
La constellation GPS : pourquoi une trentaine de satellites ?
Mouvements dans un champ de force centrale conservatif · niveau 2
Énoncé
Le GPS repose sur une trentaine de satellites en orbite circulaire à environ d'altitude. Pour calculer sa position, un récepteur doit « voir » au moins quatre satellites au-dessus de l'horizon.
- Calculer le rayon orbital , puis la vitesse .
- En déduire la période . Vérifier qu'elle vaut environ .
- Un satellite n'est visible qu'environ la moitié du temps. Pourquoi faut-il une trentaine de satellites pour qu'au moins quatre soient visibles partout, à tout instant ?
Corrigé
1. . Le PFD donne ; avec (SI), ().
2. : deux tours par jour.
3. Un satellite reste au-dessus de l'horizon : il se lève et se couche sans cesse, et n'est visible que d'une portion du globe. Pour garantir, depuis n'importe où et à tout instant, la visibilité d'au moins quatre satellites (les quatre inconnues : trois coordonnées + le décalage d'horloge du récepteur), il faut une trentaine de satellites répartis sur six plans orbitaux.
Ce que ça nous apprend. La période d'une orbite ne dépend que de son rayon : fixer impose l'altitude GPS. Comme chaque satellite n'est visible qu'une fraction du temps, il faut toute une constellation pour couvrir la Terre en continu.
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